10kV配網環網柜交流耐壓試驗裝置的研討

陳杰，張迪，蔡國忱

（國網盤錦金通得工程建設有限公司，遼寧 盤錦 124000）

1 實施背景

通過現場調查，當施加于環網柜套管組件的高電壓從零開始逐漸升高，在AC25kV時，便對環網柜柜體放電，無法達到GB50150-2016《電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標準》規定施加的試驗電壓值，在試驗現場，即便用絕緣墊等各種不同絕緣介質的材料來阻擋帶電部位對柜體放電的可能，放電電壓也只能提高到AC28-30kV，且此類配網環網柜是成型產品，運行可靠，亦不可能改變產品規格，實際試驗過程中只能采用降低試驗電壓的方法，使得驗收試驗質量大打折扣，運行過程中多次由于斷路器絕緣強度不夠而引發的供電故障等現象。因而，要達到《規程》要求，對此類配網環網柜進行有效檢驗，急需采用新技術，使工頻耐受電壓值達到AC42kV，方可滿足試驗標準要求，進而達到檢驗目的，保證用電設備可靠投運并穩定運行。

2 技術創新點

通過反復校驗，為找出問題所在，使該類型配網環網柜的絕緣程度得到有效檢驗。即研制一種10kV配網環網柜交流耐壓裝置，使得在交接試驗過程中，對被試品能夠施加規程規定的試驗電壓值，且各項參數穩定可靠，使被試環網柜的制作質量、存在缺陷得到徹底有效檢測。

3 工作原理、理論依據及技術方案

3.1 工作原理、理論依據

切實提高放電電壓是解決此次問題的關鍵依據。依據Uf與ε（介電常數）成正比，與d（環網柜套管組件帶電部位與環網柜柜體的距離）成正比，因試驗電壓Ux恒定為42kV（《規程》規定值），所以，增加組件于柜體的距離和提高ε（介電常數）兩方面都可提高放電電壓，達到試驗目的。根據現場情況，環網柜套管組件帶電部位與環網柜柜體的距離d因產品結構不可改變，則無法改變，所以，填充介電常數較大的介質成為此次技術創新的唯一途徑。

通過查閱資料，電介質的相對介電常數為：ε空=1.000585，ε橡膠=2～3，ε環氧樹脂=4.2～4.7。從不同介質的介電常數分析可知，若采用環氧樹脂材料制作成護罩，外加橡膠材質的護罩套管制成一體，阻斷環網柜絕緣支柱部位的帶電體與柜體之間的空氣間隙，Uf（放電電壓）即可提高至相應值。

由ε環氧樹脂/ε空=4.198～4.673倍可知，即在空氣介質中外加試驗電壓AC25kV便對柜體放電，若通過用環氧樹脂和橡膠制作成絕緣保護罩來阻斷空氣與柜體（接地點）直接接觸，其外加試驗電壓可達AC104.95kV～AC116.83kV,完全滿足《規程》規定外加電壓AC42kV的要求。

3.2 技術方案

基于現場實際情況考慮，在施加試驗高電壓時，需通過試驗螺桿接頭與環網柜絕緣支柱體有效連接，使得環網柜套管組件中的三相絕緣支柱部位均帶電，同時要保證通過螺桿接頭連接的高壓導線具有足夠支撐力，防止重力原因導致高壓導線下墜，還需制作內嵌螺桿及高壓導線的一種應力控制裝置。本技術方案的核心為通過提高介電常數而研制的絕緣保護罩，利用圓柱形罩體的制作，有效阻斷絕緣支柱帶點部位四周全方位的空氣與柜體直接接觸。

4 實施步驟和主要做法

通過以上技術攻關，從理論上解決了此類問題。實施過程中，該10kV配網環網柜交流耐壓試驗裝置設計成包括可伸縮絕緣屏蔽保護套及連接在環網柜絕緣支柱體的應力控制裝置。應力控制裝置內含高壓絕緣導管，內部填充高壓絕緣層。應力控制裝置兩端設有試驗加壓導電桿和試驗螺桿接頭，試驗螺桿接頭連接高壓絕緣擋板。

如圖1所示，圖中的可伸縮絕緣保護罩1a完全阻斷環網柜支柱體四周全方位的空氣與柜體直接接觸，同時配有合適尺寸（14～16mm）的試驗螺桿接頭1b與環網柜絕緣支柱體2a完美連接契合。并由該試驗螺桿接頭1b引出采用1.5mm2多股鍍銀紫銅絲主芯的導電引線引至試驗加壓導電桿1e處，以到達延長試驗導線的目的。在試驗螺桿接頭1b至試驗加壓導電桿1e之間外圍由選擇的高介電常數環氧樹脂應力控制裝置1c構成，再由絕緣熱縮管將其包裹已到達絕緣和防腐蝕的作用，在應力控制裝置1c與試驗加壓導電桿1e之間填充高介電常數材質、厚度為0.8cm的高壓絕緣層1d，內置金屬屏蔽層，減小雜散泄漏電流對實測的影響，其為試驗技術所需的必要條件。另外裝置外部的可伸縮絕緣屏蔽護罩1a，輔助本裝置在實際運用中緩解應力控制裝置1c所承受的應力，以此來保護環網柜絕緣支柱體2a不受損壞，此為本裝置重點部分。

圖1 10kV配網環網柜交流耐壓試驗裝置的結構示意圖

5 應用情況及分析

通過此次10kV配網環網柜交流耐壓試驗裝置的研制，對該類型環網柜均采用此類方法進行了150余次的現場測試數據顯示，試驗電壓均能滿足GB50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》規定值，回路電流穩定，無擊穿、無閃絡等貫穿性放電現象，使以前因用降壓試驗方法而不能有效檢驗環網柜斷路器回路的制作質量等問題得到了根本解決，極大的縮短了10kV環網柜的交流耐壓試驗項目的測試時間，更有效地提高了試驗質量，現場應用測試數據如表1所示。

表1 10kV配網環網柜交流耐壓試驗裝置現場試驗情況對比表

通過對比各個現場實測工作時間統計，經整理計算，傳統10kV環網柜耐壓試驗平均工時達到27分鐘，使用該裝置后，平均工時僅為4分鐘，縮短了23分鐘。以工作總量為單位1來計算，使用傳統交流耐壓方式，工作日的工作效率為：

使用試驗裝置后，工作日的工作效率為：

對比傳的統耐壓試驗方式，工作效率提升了：

綜上可見，交流試驗耐壓值均可達到規程規定值，試驗數據穩定可靠，且在交流耐壓過程中均未發生放電現象，行之有效地檢驗了環網柜的制造質量和設備絕緣程度，將以往降壓試驗不能暴露的設備各類缺陷通過此次技術創新均得以發現，給10kV配網設備安全穩定運行提供了有利保障。

6 結語

通過此次技術創新10kV配網環網柜交流耐壓試驗裝置的現場應用，試驗電壓完全滿足《規程》要求，有針對性地解決了目前現場工作中的實際問題，在設備試驗過程中也節省了時間，更有效地提高了試驗質量，壓降了試驗成本，經濟效益和社會效益顯著。日常安裝快速，攜帶方便，不但有利于現場工作中的實際運用，更較大地降低了試驗接線的時間，工作效率明顯提升。